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内容简介 本书介绍了作者十多年来在大跨缆索桥钢箱梁结构疲劳状态评估方法领域的研究成果及其在重要桥梁工程中的应用。主要内容包括：大跨缆索桥疲劳应力监测和响应时程分析方法、面向疲劳状态评估的大跨缆索桥钢箱梁结构有限元模拟方法和大跨缆索桥钢箱梁结构疲劳损伤状态分析方法。重点介绍了大跨缆索桥钢箱梁应变监测及响应时程的规律和应力谱特征、钢箱梁结构疲劳易损构件的疲劳损伤状态评估方法和局部出现裂纹后的疲劳裂纹扩展分析方法，以及钢箱梁结构疲劳易损构件损伤时变状态更新方法及其可靠度评估方法。同时介绍了上述研究成果在润扬长江公路大桥等大跨缆索桥钢箱梁结构疲劳状态评估中的应用。 本书可以作为力学、土木、交通相关专业研究生的参考读物，亦可供相关领域科研人员、桥梁运营管理和设计的技术人员在研究和工作中参考。 目录 第1章绪论1 第2章大跨缆索桥疲劳应力监测和响应时程信息分析7 2.1大跨缆索桥结构健康监测系统的应变传感器布置概述7 2.1.1青马大桥结构健康监测系统中的应变传感器布置7 2.1.2润扬大桥结构健康监测系统中的应变传感器布置9 2.2钢箱梁结构应变监测和应变时程的基本规律11 2.3应变响应监测结果分析14 2.3.1应变时程分析提取出车辆经过时的主要应变幅14 2.3.2应力幅谱分析16 2.3.2.1雨流计数法原理16 2.3.2.2对应变监测数据的循环提取19 2.3.3应变时程中的温度效应分析22 2.4钢箱梁结构中的疲劳等效应力分布25 第3章面向疲劳状态评估的大跨缆索桥钢箱梁结构有限元模拟28 3.1大跨缆索桥钢箱梁结构疲劳损伤分析方法概述28 3.1.1基于结构健康监测系统的分析方法30 3.1.2结合监测数据和有限元模拟的分析方法31 3.2大跨缆索桥整体结构与局部易损构件的多尺度建模32 3.3等效异性桥面板与疲劳易损构件细节模型的跨尺度衔接34 3.3.1基于子结构技术的跨尺度连接34 3.3.2基于子模型技术的跨尺度连接35 3.4面向疲劳状态评估的润扬斜拉桥多尺度建模36 3.5考虑疲劳时变损伤状态的结构有限元模型更新方法41 3.5.1考虑疲劳损伤时变特性的主要因素41 3.5.2易损部位疲劳裂纹萌生后的结构模型更新方法42 3.5.3表面缺陷的人工检测信息量化及其模型更新方法43 3.5.4考虑疲劳时变损伤状态的结构有限元模型更新流程44 第4章大跨缆索桥钢箱梁结构动力响应分析和疲劳损伤评估47 4.1大跨缆索桥服役载荷模拟方法概述47 4.1.1标准卡车载荷模拟方法概述48 4.1.1.1基于等效疲劳损伤原理的标准疲劳车辆载荷的模拟48 4.1.1.2基于MonteCarlo随机仿真的交通载荷谱模拟50 4.1.2铁路载荷模拟方法50 4.1.3环境变温载荷模拟方法53 4.1.3.1钢箱梁温度场数值分析方法53 4.1.3.2桥梁健康监测系统反映的结构温度分布规律54 4.2大跨桥梁在正常运营环境下的结构应力时程分析55 4.2.1正常运营环境下基于应变时程监测信息的载荷因素分析55 4.2.2卡车荷载所引起的应力时程63 4.2.2.1润扬斜拉桥卡车荷载所引起的应力时程63 4.2.2.2青马大桥卡车荷载所引起的应力时程66 4.2.3基于有限元模拟的列车荷载所引起的应力时程68 4.2.4环境温度变化引起的应力时程73 4.3大跨桥梁在突发载荷作用下的结构响应分析76 4.3.1撞击事故引起的结构应力时程76 4.3.2地震载荷引起的结构应力时程78 4.4桥梁钢箱梁疲劳损伤理论概述80 4.5服役载荷作用下钢箱梁结构疲劳关键部位的识别方法82 4.5.1疲劳关键位置的识别方法83 4.5.2服役载荷作用下桥梁疲劳关键部位的确定83 4.6服役载荷作用下钢箱梁疲劳损伤累积分析85 4.6.1正常运营环境下桥梁疲劳损伤累积86 4.6.1.1基于监测系统应变数据的润扬大桥损伤累积86 4.6.1.2基于有限元模拟的青马大桥损伤累积88 4.6.2突发性事故对疲劳损伤累积过程的影响93 第5章大跨缆索桥钢箱梁结构疲劳易损构件的损伤状态分析98 5.1疲劳裂纹扩展理论98 5.2润扬斜拉桥索梁锚固区的疲劳裂纹状态分析99 5.2.1典型疲劳交通载荷谱的确定101 5.2.2疲劳应力分析102 5.2.3基于SN曲线法的索梁锚固区疲劳状态评估104 5.2.4润扬斜拉桥索梁锚固区的疲劳裂纹扩展分析与寿命评估105 5.2.4.1标准疲劳等效荷载的确定106 5.2.4.2疲劳裂纹尖端应力状态分析108 5.3索梁锚固区疲劳裂纹扩展状态评估111 第6章钢箱梁疲劳易损构件损伤时变状态更新及其可靠度评估113 6.1钢箱梁桥面板人工检测信息及无损探测信息的分类描述113 6.2裂纹信息的量化模型115 6.2.1人工无损检测中的疲劳裂纹出现的概率特性115 6.2.2基于贝叶斯定理的疲劳裂纹失效概率更新模型115 6.2.3基于Paris方程的裂纹扩展模型117 6.3斜拉桥疲劳易损构件可靠度分析118 6.3.1斜拉桥钢箱梁多尺度模型中的子模型118 6.3.2表面缺陷对疲劳构件的影响119 6.3.3基于检测信息的斜拉桥钢箱梁疲劳裂纹失效的可靠度更新122 6.4考虑服役载荷变化的钢箱梁疲劳损伤时变状态更新125 6.4.1正常运营环境下的钢箱梁时变状态更新125 6.4.2考虑突发性因素的钢箱梁时变状态更新127 参考文献1312 |
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